JPWO2016035175A1 - 水処理装置及び水処理装置の運転方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1に示すように、本実施例に係る脱塩処理装置10Aは、被処理水11からイオンや有機物を含む溶解成分(「付着成分」ともいう)を濃縮し、透過水を得る逆浸透膜を有する逆浸透膜装置14と、イオンや有機物を含む溶解成分が濃縮された非透過水15を排出する非透過水ラインL11から分岐した非透過水分岐ラインL12に設けられ、分岐した非透過水15の一部を検知液15aとし、該検知液15aを検知用透過水22と検知用非透過水23とに分離する第1検知用逆浸透膜21Aを有する第1付着物検知部24Aと、第1検知用逆浸透膜21Aで分離した分離液である検知用透過水22又は検知用非透過水23の流量を計測する第1検知用分離液流量計測装置(第1検知用透過水側流量計41A、第1検知用非透過水側流量計41B)と、第1検知用分離液流量計測装置(第1検知用透過水側流量計41A、第1検知用非透過水側流量計41B)の計測の結果、計測流量が所定閾値に対して変化した場合に、逆浸透膜装置14の逆浸透膜への付着物の付着初期段階と判断する判定装置40と、を備える。なお、本実施例は、判定装置40を設けているが、判定装置40は必要に応じて設置するようにすればよい。
ここで、逆浸透膜装置14は被処理水11から透過水13を生産する装置であるので、以下「本設の逆浸透膜装置」という場合もある。
なお、流量計測装置による流量計測方法としては、流量計により流量を直接的に流量計測してもよいし、例えば電子天秤による重量計測等により間接的に流量を計測するようにしてもよい。以下の実施例については、流量計測装置として流量計を用いた例として説明する。
ここで、検知用透過水22と検知用非透過水23との流量の総和は、第1付着物検知部24Aへ供給する検知液15aの流量であるので、検知用透過水22の流量を、検知用非透過水23により間接的に求めるようにしてもよい。以下の説明では、検知用透過水22の流量を第1検知用透過水側流量計41Aで計測する場合について、主に説明する。
ここで、分離膜が逆浸透膜以外の他の膜に変更する場合には、検知用の分離膜も同様に変更して検知を行うようにする。
そして、この非透過水分岐ラインL12に、分岐した検知液15aを検知用透過水22と検知用非透過水23とに分離する第1検知用逆浸透膜21Aを有する第1付着物検知部24Aを設置している。
さらに、調整弁44A又は高圧ポンプ16aのいずれかにより、第1付着物検知部24Aからの検知用透過水22の流量を調整するようにしてもよい。
なお、検知用非透過水23を排出する検知用非透過水排出ラインL14には圧力計42Cが、非透過水15の非透過水ラインL11には調整弁44Bが各々設けられている。
図2及び図3に示すように、第1付着物検知部24Aは、検知部本体24aの入口24b側から分岐した検知液15aを導入するもので、スペーサ(非透過水側)24c、スペーサ(透過水側)24dによって、第1検知用逆浸透膜21Aが挟まれている。そして、この第1検知用逆浸透膜21Aに沿って、導入された検知液15aが流れる(X方向)。また、この検知液15aは、検知液流れ方向(X方向)と直交する方向(Z方向)に移動することで、第1検知用逆浸透膜21Aを通過して、脱塩され検知用透過水22が得られる。透過した検知用透過水22は第1検知用逆浸透膜21Aに沿った透過水流れ(X方向)となり、透過水出口24eから検知用透過水22として、排出される。
図3において、検知液15aの流れ方向(X方向)の長さ(L)が、第1付着物検知部24Aの流路の長さであり、第1付着物検知部24の図2の奥行方向の長さがWとなる。
同様に、16mmの逆浸透膜を検知膜として用いた場合、第1付着物検知部24Aの流路長さは0.016/16(1/100以下)となる。
また、この差圧で計測する場合は、監視用分離膜の長さが長くないと、精度よく検知できない、という問題がある。
これは、後述する試験結果からも、第1検知用逆浸透膜21Aが16mmの場合は、供給水の検知液15aの石膏過飽和度4.7であり、非透過水15の石膏過飽和度も4.7であるので、本設の逆浸透膜装置14の出口近傍を模擬できている。
図9は、第1付着物検知部の検知用の逆浸透膜の長さLを16mmで実施した場合のフラックス(m3/h/m2)変化を示す図である。図10は、第1付着物検知部の検知用の逆浸透膜の長さLを1000mmで実施した場合のフラックス(m3/h/m2)変化を示す図である。図9及び10において、第1付着物検知部での運転の経過時間と、透過水量及び供給圧力との関係を示す図である。図9及び10中左縦軸はフラックス(m3/h/m2)、右縦軸は供給圧力(MPa)、横軸は運転時間(時間)を示す。本試験例では、付着物として石膏が付着するように調整した検知液15aを用いた。ここで、フラックスとは、単位面積あたりの透過水流量をいう。
具体的には、第1検知用逆浸透膜21Aへ強制的に石膏を析出させ、洗浄後、付着物析出前の透過水流量に戻るかを確認した。
付着物である石膏析出条件としては、第1検知用透過水側流量計41Aを用いて透過水流量が10%低下するときの条件とした。
表1に運転条件を示す。なお、供給液としては、NaCl評価液(NaCl:2000mg/L)を用いた。
1)先ず、圧力条件を1.18MPaとし、供給液としてNaCl評価液を用いた場合の透過水量は24ml/hであった。
2)その後、供給圧力条件を2.0MPaまで増加させると共に、供給液をNaCl評価液から石膏過飽和液に変更し、膜に強制的にスケールを析出させ、10分間で透過水流量10%の低下を確認した。
3)その後、供給液を石膏過飽和液からイオン交換水に変更して洗浄を行った。
4)洗浄後、供給液をイオン交換水からNaCl評価液に変更し、1)の操作条件(圧力条件を1.18MPa)で運転をしたところ、透過水量は24ml/hであった。
ここで、本発明において閾値とは、検知用透過水の流量の変化割合であり、図11の例においては、所定閾値は、検知用透過水の流量の低下率が10%であることを示している。
第1付着物検知部24Aからの検知用非透過水23の非透過水流量を第1検知用非透過水側流量計41Bにより検知し、非透過水流量の増加を検知した時点で、判定装置40で本設の逆浸透膜装置14の逆浸透膜への付着物の付着があると判断する。この判断の結果、制御装置45において、本設の逆浸透膜装置14の逆浸透膜の洗浄を洗浄液51により行う事により、本設の逆浸透膜装置14の付着物の付着による性能低下を防止することができる。
このように、第1付着物検知部24Aを用いて、検知用透過水22の流量が予め設定しておいた所定閾値以下となった場合に、本設の逆浸透膜装置14の逆浸透膜への付着物の付着初期段階と判断することが出来ると共に、この判断の結果、洗浄液を供給して洗浄を行うことで、本設の逆浸透膜装置14の逆浸透膜への付着物付着を抑制することができる。
この結果、本設の逆浸透膜装置14の逆浸透膜に対して付着物付着の初期段階での対処が可能となるので、従来のように手遅れになることが無くなると共に、従来のような酸性、アルカリ性洗浄液を用いる必要が無くなり、逆浸透膜の寿命の向上に寄与することができる。
これに対して、透過水流量(又はフラックス)を一定とする場合、逆浸透膜に付着物が付着すると、供給液の供給圧力を上げる(フラックスを上げる)必要がある。
よって、検知用分離液(検知用透過水、又は検知用非透過水)の流量が一定となるように供給液の供給圧力を制御し、供給圧力が閾値以上となった場合に、検知用逆浸透膜へ付着物の付着があったと判断する事もできる。
また、本設の逆浸透膜装置14の逆浸透膜の効果的な洗浄が可能となり、洗浄時間の短縮、洗浄液の使用量の削減を図ることができる。
運転条件の変更内容としては、以下を例示することができる。
1)本設の逆浸透膜装置14に導入する前において、被処理水11中に供給している付着物抑制剤の添加濃度を増加する運転を行う。
2)本設の逆浸透膜装置14への被処理水11の供給液圧力を下げる運転を行う。
3)本設の逆浸透膜装置14への被処理水11の供給液流量を上げる運転を行う。
このような付着物が付着しない運転条件に変更することで、脱塩処理装置が安定して脱塩処理を実施することができる。
また、洗浄液の選定のみならず、同様にして付着物抑制剤の選定を行い、適切な付着物抑制剤の供給を行うようにしてもよい。
実施例1の脱塩処理装置10Aの場合では、逆浸透膜装置14からの非透過水15を用い、この非透過水15中のスケール成分による付着物の付着が開始するタイミングを検知していたが、本実施例の脱塩処理装置10Cでは、図13に示すように、逆浸透膜装置14の手前(供給)側において、被処理水11中に含まれる有機成分による付着物又は微生物に起因するバイオファウリングが開始するタイミングを検知している。なお、実施例1の第1付着物検知部24Aと本実施例の第2付着物検知部24Bの構成は同一であるので、その説明は省略する。
本実施例では、検知用透過水22の流量を計測する第2検知用透過水側流量計41Cを検知用透過水排出ラインL22に設けており、検知用非透過水23の流量を計測する第2検知用非透過水側流量計41Dを検知用非透過水排出ラインL23に設けている。また、実施例1と同様に、判定装置40は必要に応じて設置するようにすればよい。
なお、第2検知用逆浸透膜21Bは、実施例1の第1検知用逆浸透膜21Aと同じ材質の膜であっても良いし、異なる材質の膜としても良い。
よって、被処理水供給ラインL1から分岐した被処理水分岐ラインL21に、第2検知用逆浸透膜21Bを有する第2付着物検知部24Bを設けることで、逆浸透膜装置14の膜エレメントの先頭部分における付着物の付着状態を模擬することができる。
この判断の結果、制御装置45により、有機物用の洗浄液供給部52Dから有機物用の洗浄液51Dを供給する指示を送る。この指示により、本設の逆浸透膜装置14の運転を停止し、次いで、有機物用の洗浄液51Dを被処理水供給ラインL1に供給し洗浄を行う。
1)殺菌剤(塩素系殺菌剤(例えばクロラミン等)、および過酸化水素などの酸化性能をもつ薬剤)の添加量を減らす運転を行う。
2)有機物用凝集剤の添加量を増加する運転を行う。
3)有機物吸着塔(砂ろ過、活性炭吸着塔、加圧浮上装置(DAF)、除菌フィルタ等)を通すように流路を変更する。
4)逆浸透膜装置14へ供給する被処理水11のpHを上げる運転を行う。
5)有機物用洗浄液を添加する運転を行う。
このような付着物が付着しない運転条件に変更することで、脱塩処理装置が安定して脱塩処理を実施することができる。
図14では、第2付着物検知部24Bからの検知用透過水22の透過水流量を第2検知用透過水側流量計41Cにより検知し、透過水流量の低下を検知した時点で、判定装置40で膜への付着があると判断する。この判断の結果、洗浄を実施する場合には、有機物用の洗浄液供給部52Dから有機物用の洗浄液51Dを供給して洗浄を行うようにしている。
図14中、符号75はpH調整部であり、原水である被処理水11のpHをpH調整剤(酸又はアルカリ)67により調整している。
本実施例では、図15に示すように、本実施例の脱塩処理装置10Dは、実施例1の脱塩処理装置10Aの逆浸透膜装置14からの非透過水15を用い、この非透過水15中のスケール成分による付着物の付着が開始するタイミングと、実施例3の脱塩処理装置10Cの逆浸透膜装置14に供給する前の被処理水11を用い、この被処理水11中の有機成分による付着物又は微生物に起因するバイオファウリングが開始するタイミングとを検知するものである。
本実施例では、図16に示すように、本実施例の脱塩処理装置10Eは、実施例1の脱塩処理装置10Aの逆浸透膜装置14からの非透過水15を更に濃縮する蒸発器81を非透過水ラインL11に設置している。
この蒸発器81により、非透過水15中の水分を除去することが可能であり、更には非処理水15中に含まれる固体を回収することもできるようにしている。
11 被処理水
11a 検知液
13 透過水
14 逆浸透膜装置
15 非透過水
15a 検知液
L11 非透過水ライン
L12 非透過水分岐ライン
L21 被処理水分岐ライン
21A 第1検知用逆浸透膜
21B 第2検知用逆浸透膜
22 検知用透過水
23 検知用非透過水
24A 第1付着物検知部
24B 第2付着物検知部
40 判定装置
41A 第1検知用透過水側流量計
41B 第1検知用非透過水側流量計
41C 第2検知用透過水側流量計
41D 第2検知用非透過水側流量計
45 制御装置
Claims (16)
- 被処理水から溶解成分や分散成分を濃縮し、透過水を得る分離膜を有する分離膜装置と、
溶解成分や分散成分が濃縮された非透過水を排出する非透過水ラインから分岐した非透過水分岐ラインに設けられ、分岐した非透過水の一部を検知液とし、該検知液を検知用透過水と検知用非透過水とに分離する第1検知用分離膜を有する第1付着物検知部と、
前記第1検知用分離膜で分離した検知用透過水又は検知用非透過水のいずれか一方又は両方の流量を計測する第1検知用分離液流量計測装置と、を備えることを特徴とする水処理装置。 - 被処理水から溶解成分や分散成分を濃縮し、透過水を得る分離膜を有する分離膜装置と、
前記被処理水を供給する被処理水供給ラインから分岐した被処理水分岐ラインに設けられ、分岐した被処理水の一部を検知液とし、該検知液を検知用透過水と検知用非透過水とに分離する第2検知用分離膜を有する第2付着物検知部と、
前記第2検知用分離膜で分離した検知用透過水又は検知用非透過水のいずれか一方又は両方の流量を計測する第2検知用分離液流量計測装置と、を備えることを特徴とする水処理装置。 - 被処理水から溶解成分や分散成分を濃縮し、透過水を得る分離膜を有する分離膜装置と、
溶解成分や分散成分が濃縮された非透過水を排出する非透過水ラインから分岐した非透過水分岐ラインに設けられ、分岐した非透過水の一部を検知液とし、該検知液を検知用透過水と検知用非透過水とに分離する第1検知用分離膜を有する第1付着物検知部と、
前記第1検知用分離膜で分離した分離液の流量を計測する第1検知用分離液流量計測装置と、
前記被処理水を供給する被処理水供給ラインから分岐した被処理水分岐ラインに設けられ、分岐した被処理水の一部を検知液とし、該検知液を検知用透過水と検知用非透過水とに分離する第2検知用分離膜を有する第2付着物検知部と、
前記第2検知用分離膜で分離した分離液の流量を計測する第2検知用分離液流量計測装置と、を備えることを特徴とする水処理装置。 - 請求項1乃至3のいずれか一つにおいて、
前記第1検知用分離液流量計測装置又は第2検知用分離液流量計測装置の計測の結果に基づいて、
前記分離膜装置の前記分離膜への洗浄を実施する制御装置を備えることを特徴とする水処理装置。 - 請求項4において、
前記第1検知用分離液流量計測装置又は第2検知用分離液流量計測装置の計測の結果に基づいて、
前記分離膜装置の前記分離膜への付着物が付着しない条件に運転条件を変更する制御を実施する制御装置を備えることを特徴とする水処理装置。 - 被処理水から溶解成分や分散成分を濃縮し、透過水を得る分離膜を有する分離膜装置と、
溶解成分や分散成分が濃縮された非透過水を排出する非透過水ラインから分岐した非透過水分岐ラインに設けられ、分岐した非透過水の一部を検知液とし、該検知液を検知用透過水と検知用非透過水とに分離する第1検知用分離膜を有する第1付着物検知部と、
前記第1検知用分離膜で分離した検知用透過水又は検知用非透過水のいずれか一方又は両方の流量を計測する第1検知用分離液流量計測装置と、
前記第1検知用分離液流量計測装置の計測の結果に基づいて、前記分離膜装置の前記分離膜への付着が付着しない条件に運転条件を変更する制御を実施する制御装置と、を備えることを特徴とする水処理装置。 - 被処理水から溶解成分や分散成分を濃縮し、透過水を得る分離膜を有する分離膜装置と、
前記被処理水を供給する被処理水供給ラインから分岐した被処理水分岐ラインに設けられ、分岐した被処理水の一部を検知液とし、該検知液を検知用透過水と検知用非透過水とに分離する第2検知用分離膜を有する第2付着物検知部と、
前記第2検知用分離膜で分離した検知用透過水又は検知用非透過水のいずれか一方又は両方の流量を計測する第2検知用分離液流量計測装置と、
前記第2検知用分離液流量計測装置の計測の結果に基づいて、前記分離膜装置の前記分離膜への付着が付着しない条件に運転条件を変更する制御を実施する制御装置と、を備えることを特徴とする水処理装置。 - 被処理水から溶解成分や分散成分を濃縮し、透過水を得る分離膜を有する分離膜装置と、
溶解成分や分散成分が濃縮された非透過水を排出する非透過水ラインから分岐した非透過水分岐ラインに設けられ、分岐した非透過水の一部を検知液とし、該検知液を検知用透過水と検知用非透過水とに分離する第1検知用分離膜を有する第1付着物検知部と、
前記第1検知用分離膜で分離した分離液の流量を計測する第1検知用分離液流量計測装置と、
前記被処理水を供給する被処理水供給ラインから分岐した被処理水分岐ラインに設けられ、分岐した被処理水の一部を検知液とし、該検知液を検知用透過水と検知用非透過水とに分離する第2検知用分離膜を有する第2付着物検知部と、
前記第2検知用分離膜で分離した分離液の流量を計測する第2検知用分離液流量計測装置と、
前記第1検知用分離液流量計測装置又は第2検知用分離液流量計測装置の計測の結果に基づいて、前記分離膜装置の前記分離膜への付着が付着しない条件に運転条件を変更する制御を実施する制御装置と、を備えることを特徴とする水処理装置。 - 請求項1乃至8のいずれか一つにおいて、
前記第1検知用分離膜又は第2検知用分離膜を透過した検知用透過水の流量を透過水側流量計測装置で計測する場合、
計測流量が所定閾値以下となった場合に、前記分離膜装置の前記分離膜への付着物付着初期段階と判断することを特徴とする水処理装置。 - 請求項1乃至8のいずれか一つにおいて、
前記第1検知用分離膜又は第2検知用分離膜を透過した検知用非透過水の流量を非透過水側流量計測装置で計測する場合、
計測流量が所定閾値以上となった場合に、前記分離膜装置の前記分離膜への付着物付着初期段階と判断することを特徴とする水処理装置。 - 請求項1又は3又は6又は8において、
第1付着物検知部の流路の長さは、前記分離膜装置で用いる前記分離膜の供給液流れ方向の総長さの1/10以下であることを特徴とする水処理装置。 - 請求項2又は3又は7又は8において、
第2付着物検知部の流路の長さは、前記分離膜装置で用いる前記分離膜の供給液流れ方向の総長さの1/10以下であることを特徴とする水処理装置。 - 請求項1乃至12のいずれか一つにおいて、
前記分離膜装置からの前記非透過水の水分を蒸発させる蒸発器を備えることを特徴とする水処理装置。 - 請求項1の水処理装置の第1付着物検知部を用い、
前記分離液の流量が所定閾値に対して変化した場合、
前記第1付着物検知部の第1検知用分離膜に付着している付着物を洗浄する付着物洗浄液と、付着物の付着を抑制する付着物抑制剤とのいずれか一方又は両方の選定を行い、この選定した前記付着物洗浄液又は前記付着物抑制剤を前記分離膜装置へ供給することを特徴とする水処理装置の運転方法。 - 請求項2の水処理装置の第2付着物検知部を用い、
前記分離液の流量が所定閾値に対して変化した場合、
前記第2付着物検知部の第2検知用分離膜に付着している付着物を洗浄する付着物洗浄液と、付着物の付着を抑制する付着物抑制剤とのいずれか一方又は両方の選定を行い、この選定した前記付着物洗浄液又は前記付着物抑制剤を前記分離膜装置へ供給することを特徴とする水処理装置の運転方法。 - 請求項14又は15において、
前記分離膜装置からの前記非透過水の水分を蒸発させることを特徴とする水処理装置の運転方法。
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